Detectie van kosmische straling

Detectie van
kosmische straling
muonen ?
• geproduceerd op 15 km hoogte
• reizen met een snelheid in de buurt van de lichtsnelheid
• levensduur = 2,2.10-6 s
s = 2,2.10-6 s x 3.108 m/s = 660 m = 0,6 km
Victor Hess 1912:
ontdekking van de
kosmische straling
Hess in zijn ballon
primaire & secundaire kosmische
straling
toch bereiken muonen het aardoppervlak
muondetector
• opgebouwd uit:
ƒ 3 plastic scintillatoren
ƒ 2 dunne, 1 dikke
• coïncidentieschakeling
van de 3 detectoren
• 1 deeltje door alle drie
de detectoren
muon
detectie van een muon naar gelang de hoek waaronder de
detectoren opgesteld zijn:
ja
neen
• hoogenergetische deeltjes vallen vanuit
de kosmos op onze aardatmosfeer in
= primaire kosmische straling
• primaire deeltjes botsen met stikstof of
zuurstofkernen
creatie van tal
van secundaire deeljtes
ontstaan van een lawine van
hoogenergetische secundaire
deeltjes
= AES: Extended Air Shower
Via de coïncidentieschakeling is het mogelijk om de hoek te
bepalen waaronder muonen invallen op het aardoppervlak
Weetjes en feiten
• de intensiteit van kosmische straling verdubbelt ongeveer om de 1500 m
• hierdoor kan de straling in een vliegtuig oplopen tot 100 maal de opgelopen straling
op zeeniveau
• tijdens een zonne-eruptie kan de kosmische
straling vertienvoudigen
• de straling op vlieghoogte is aan de
polen 2 tot 3 keer zo hoog als aan
de evenaar
• de gemiddelde jaarlijkse blootstelling aan kosmische straling in Vlaanderen komt
overeen met 3-4 retourvluchten van Europa naar Noord-Amerika
Het poollicht (noorderlicht of aurora borealis)
• hoogenergetische deeljes van de zon
worden in de buurt van de polen afgebogen
door het aardmagnetisch veld
• de deeltjes dringen met verhoogde snelheid
de atmosfeer binnen
• door botsingen in de bovenste kilometers
wordt de energie overgedragen op zuurstofen stikstofatomen
Kleur is afhankelijk van de
botsing
(hoogte + atoom)
Meting van de lichtsnelheid
c = bouwsteen bij definitie
van lengte
c in vacuüm = constant
• c = 299.792,458 m/s
1 meter = afstand afgelegd
door licht in vacuüm in
1/299.792,458 s
• c = 1.079.252.848,8 km/h
• c = exacte waarde
Wat is antimaterie ?
• zelfde massa, tegengestelde lading
• anti-elektron = positron
• materie + antimaterie annihileren mekaar
• positronen worden geproduceerd bij
radioactief verval
Wat is Impuls ?
• = ”hoeveelheid van beweging”
• = massa x snelheid
• een trage olifant kan dezelfde impuls hebben
als een snelle muis
• onder bepaalde voorwaarden geld de “wet
van behoud van impuls”
Elektron-positron annihilatie met behoud van
impuls = 180°γγ paar
Δx
v=
Δt
Δt
Δx
Weetjes en feiten
• 1 lichtjaar = de afstand die licht aflegt in 1 jaar = 9.460.730.472.580.800 m
• de afstand tussen aarde en maan is ongeveer gelijk
aan 1 lichtseconde
• het ruimtevaartuig dat het verst verwijderd was
van ons, de Voyager 1, was 13 lichtuur van ons
verwijderd, de Voyager heeft hier 27 jaar over
gedaan
• het licht doet er 8 minuten en 20 sec. over om van de zon naar de aarde te
reizen
• het centrum van ons sterrenstelsel, de
melkweg, is ongeveer 28.000 lichtjaar weg
• de diameter van de melkweg is ongeveer
100.000 lichtjaar
• de dichtstbijzijnde ster na onze zon, Proxima Centauri, is 4,22 lichtjaar
van ons verwijderd.
PET-scanner
Bèta-verval & positronen
Annihilatie
positron e+ = antimaterie van het elektron e-
Antideeltjes anniheleren mekaar
Dirac 1903:
ontdekking e+,
antideeltje van
eUitzending van 2 gammas (511 keV) in de
tegenovergestelde richting
PET-scanner
Bèta plus verval:
Uitzenden van een
positron + een
neutrino
Toepassing in de medische sector:
Positron emissie tomografie (PET)
biologische drager word
gemerkt met RA element
(18F-fluorodeoxyglucose)
zuurstof
effect van roken,
getoond op een
PET-scan
koolstof
waterstof
molecule wordt bij de patiënt
ingespoten
Fluor-18
patiënt neemt plaats in de scanner
Uitgezonden 511 kev γ ‘s
worden gedetecteerd door
gammacamera’s
opsporen van
Parkinson
opsporen van
Alzheimer